Introducción

El Universo en el que vives es inmensamente grande y la comprensión que se tiene de este es practicamente nula. Sin embargo, gracias al conocimiento científico se ha logrado cada día avanzar un poco más en entender cómo funciona este. Una de las ramas que se está estudiando es el descubrimiento de exoplanetas, que son aquellos planetas que giran alrededor de otra estrella que no es el Sol del Sistema Solar, es decir, prácticamente la búsqueda de nuevos mundos a través del Universo.

Se deben preguntar por qué es interesante hablar sobre otros mundos que están a miles de millones de kilómetros de nosotros, y la respuesta es bastante simple. A pesar de la distancia que los separa, conocer otros exoplanetas será de gran ayuda para tener una mejor comprensión de nuestro propio Sistema Solar, y por consiguiente, de la Tierra. Además, a lo largo del último tiempo, el cambio climático y el calentamiento global han ido en aumento, lo que hace de nuestro hogar, cada día que pasa un lugar menos habitable para los seres vivos. Por ello, las grandes potencias mundiales comenzaron a buscar otras opciones para vivir, por lo que aquí la investigación y búsqueda de los exoplanetas se ha vuelto tan importante.

Debido a lo anterior, el objetivo de este informe será intentar encontrar aquellos planetas extrasolares con las características más similares a las de nuestro planeta. Utilizando una base de datos que contiene a los últimos exoplanetas descubiertos por la humanidad, es decir, entre 1988 y la actualidad.

Este informe se organizará en cuatro secciones. La primera, será la que dé un contexto sobre qué son los exoplanetas, se explicará desde cuándo se buscan y la importancia que tienen. En la segunda sección, se explicará la metodología que se usará para hacer el análisis del dataset, para poder extraer la mayor información posible. A continuación, en la tercera sección, se presentarán los resultados mediante gráficos o tablas que resuman el contenido. Finalmente, en la cuarta y última sección, se entregán las conclusiones sobre por qué es bueno buscar exoplanetas y si se logró identificar algún candidato para ser el próximo hogar de la humanidad.

Exoplaneta: ¿qué es eso?

Probablemente, como la mayoría de los habitantes de la Tierra, has escuchado hablar de los planetas de nuestro Sistema Solar y que, dada sus caracaterísticas es poco probable que se pueda habitar en ellos. Por lo anterior, es que diferentes instituciones se han dedicado a investigar otras opciones, por lo que ahí es donde comienza a parecer el concepto de exoplaneta que, según la página de la NASA, se define como “cualquier planeta más allá de nuestro Sistema Solar”. Con ello en mente, es claro que no es una misión sencilla, ya que implica buscar algo que aún no se sabe que existe. Desde la década de los noventa la búsqueda de exoplanetas ha estado presente y gracias al avance de la tecnología junto con los nuevos mecanismos para encontrarlos, es posible decir que al día de hoy ya conocemos más de 4843 planetas extrasolares. Si bien aún no se es capaz de encontrar uno que sea habitable por los seres humanos, sí se han encontrado muy buenos candidatos.

El descubrimiento de exoplanetas es una rama de la astronomía de gran importancia, puesto que con ella vamos a ser capaces de determinar a aquellos candidatos para ser el próximo destino de la humanidad. En este informe, trataremos de identificar cuales cumplen con las características que se consideran importantes para que exista la vida humana.

¿De dónde son nuestros datos?

Como se ha mencionado anteriormente, la cantidad de exoplanetas descubiertos al día de hoy supera a los 4000 y cada día que pasa aumenta este número. Por esta razón, trabajar con una base de datos lo más actualizada posible es una tarea compleja. Luego de una intensa búsqueda por la web, se ha logrado encontrar una que contiene la información suficiente para llevar a cabo un análisis exhaustivo con variables que sean interesantes y útiles. La base elegida nos muestra un Catálogo de Exoplanetas publicado por Exoplaneta.eu, que incluye un total de 98 variables para 4843 exoplanetas, es decir, mucha información. Por lo anterior, en esta base hay muchos ángulos desde donde seleccionar los exoplanetas que serían buenos candidatos para un futuro hogar para la humanidad. Debido a ello, se ha decidido seleccionar solo algunas variables con las que se puede comenzar a hacer un pequeño análisis, el cual se presenta a continuación:

1. Radio de un planeta habitable

Como todo ser humano, seguramente te has preguntado qué se sentiría recorrer el mundo, dependiendo de tus posibilidades quizás has logrado recorrer alguno que otro lugar. Por ejemplo, para llegar a París, Francia desde Santiago de Chile un vuelo directo demora más de 26 horas (aprox. 11673 km.), dado que el radio del planeta Tierra es de unos 6378 km resulta “sencillo” moverse a través de él. Sin embargo, si su radio llegase a aumentar 10 veces, tanto las distancias como el tiempo para moverse aumentaría drásticamente.

Por lo anterior, se considera que el radio de un exoplaneta habitable va desde los \(0.5\) a \(2\) radios terrestre, lo que da una brecha lo suficientemente amplia para considerarlo habitable. En otras palabras, el próximo hogar de la humanidad debería tener un radio 2 veces más grande que el de la Tierra o la mitad de la misma.

2. ¿Cuál debería ser la masa de un exoplaneta habitable?

Una vez decidido el radio que debería tene el próximo hogar de la humanidad, es necesario cuestionarse sobre la masa que tendrá este. Imagina vivir en un planeta que es extremadamente liviano, no tendrías donde apoyar los pies, pues sería como estar en una nube, por otro lado, vivir en un planeta extremadamente pesado no mejora la situación. Por lo anterior, se ha determinado que para que su masa este entre 0.5 y 2 masas terrestres.

3. Temperatura de un exoplaneta habitable

En astronomía, se utiliza mucho el concepto de zona de habitabilidad, el que hace referencia al lugar donde es posible ubicar un planeta dada ciertas condiciones. Para el caso de la temperatura, esta se encuentra estrictamente relacionada con la distancia a la que se encuentra de la estrella a la que este exoplaneta esta orbitando. Sin embargo, al ser este un dato complicado de obtener, solo usaremos la temperatura para dar respuesta sobre si se encuentra en la zona de habitabilidad. La Temperatura, es una característica clave al momento de elegir el próximo hogar, ya que como seres humanos es necesario tener cierta temperatura corporal para el funcionamiento interno de nuestro propio organismo. Con ello en mente, el rango de la temperatura estará entre los -5º C y los 42ºC que es un rango que la humanidad es capaz de soportar.

4. Moléculas esenciales para la vida en un exoplaneta habitable

Claramente para los seres vivos existe una molécula esencial para la vida, el \(H_20\) o más conocida por la humanidad como agua. Sin esta molécula en estado líquido sería imposible vivir. Es necesario mencionar, que esta es una de las principales razones por las que el planeta Marte no es nuestro destino final, por ahora, ya que por el momento no es posible encontrarla en estado líquido en este planeta.

En la base de datos otorgadas por Exoplaneta.eu existe una categoría que nos muestra las moléculas identificadas. En algunos exoplanetas se ha logrado registrar más de 15 moléculas diferentes. Sin embargo, para hacer más cercano este trabajo para todas las personas, en este caso se enfocará la observación, en los planetas que posean agua, en cualquiera de sus diferentes estados.

¿Qué nos dicen los datos?

Ahora que se logro entender, cúales son aquellas variables a utilizar para hacer el análisis sobre los futuros candidatos a hogar para la humanidad. Es necesario dejar en claro, que el análisis de algunas características se basa en antecedentes científicos. Sin embargo, otros solo apelan al criterio de la autora. Con ello, se puede comenzar a dar una visualización de los resultados:

1. Radio de un exoplaneta habitable

La primera característica a revisar es el radio, aquí se tendrá un enfoque en los planetas que se consideran terrestres. Esta es una clasificación entregada por la comunidad científica para los exoplanetas que están compuestos de rocas y cuyo tamaño es de dos veces mayor a la Tierra o la mitad de él. Esta regla, puede incluso abarcar a algunos más pequeños, No obstante cuando el planeta es más grande y rocoso pasa a ser de tipo súper-Tierra

En el datasets que se trabaja, el dato que se entrega es una proporción del radio de Júpiter con respecto al de la Tierra y que luego de un procesamiento de la variable, que se puede visulizar en el código anexado, se logra armar un gráfico que muestra las cetegorías de exoplanetas según eltamaño que tiene, en color azul los de tipo terrestre y en color gris los de tipo súper-Tierra.

De la imagen anterior, es claro ver que existen muchos planetas extrasolares que entran en la categoría de Terrestre. En específico, 1319, un número no menor, por lo que bajo este criterio, no podemos señalar algún candidato específico, lo que significa que hay que seguir colocando restricciones.

2. ¿Cuál debería ser la masa de un exoplaneta habitable?

Para el caso de la masa, no existe un criterio tan explícito como en el caso del radio. Por lo que aquí el análisis será más arbitrario, con el fin de seguir una línea investigativa. En esta línea, se selecionará a aquellos exoplanetas cuya masa este entre 0.5 a 2 masas terrestres. Además, aquí nuevamente se da el dato con respecto a Júpiter, por lo tanto haciendo un procesamiento similar que con el radio, es posible plasmar los resultados en el siguiente gráfico:

De la figura anterior, es posible hacer varias observaciones. Sin embargo, antes de profundizar en ello, es necesario saber que cuando se identifica una estrella que posee un sistema planetario los exoplanetas que lo componen pasan a tener el mismo nombre más una letra (comenzando en la b) que los identifique según su cercanía a dicha estrella. La relevancia de este dato se debe a que se puede comenzar a identificar algunos sistemas, solo al restringir la masa. Aquellos a los que les debemos prestar mayor atención son K2-239,Keppler-11, Keppler-128,Keppler-138 y TRAPPIST-1

3. Temperatura de un exoplaneta habitable

Tal como se dijo anteriormente el rango de temperatura que se ocupará en este caso se encontrará entre los -5º y los 42º Celcius. Se ha seleccionado este rango por la simple razón de que son valores que han sido registrados en la Tierra y que el ser humano a logrado soportar, por ello se considera un criterio lo bastante razonable. Sin embargo, el datasets nos entrega este dato en grados Kelvin, lo que hace que sea necesario una transformación a grados Celcius, para tener una mejor comprensión sobre los resultados. Lo que hará posible visualizar los datos en el siguiente gráfico:

Según el gráfico, es posible observar que muchos de los nombres seleccionados anteriormente, no volvieron a aparecer. Lo cual se justifica en base a lo mencionado al inicio, sobre la idea que exista una gran cantidad de exoplanetas de los cuales no se tiene la suficiente información, lo que no implica que dejen de ser buenos candidatos. Al considerar esta nueva variable, se puede ver que el sistema planetario TOI-700 y TRAPPIST comienzan a tomar cierta relevancia, ya que su nombre se comienza a repetir. Por otro lado, dejando de un poco atrás el objetivo central del informe, es claro ver que el satélite Keppler es uno de los que más ha detectado planetas extrasolares con buenas características

4. Moléculas esenciales para la vida en un exoplaneta habitable

Como se mencionó, el análisis de esta característica se enfocará solo en los planetas extrasolares que tengan agua dentro de su ecosistema, para ello usando diferentes funciones de R, lograremos identificar aquellos que la tengan y podrán ver en la siguiente tabla:

Nombre Moléculas
1 1RXS 1609 b CO, H2O, K
2 2I/Borisov C2, CN, CO, H2O, NH2, O I, OH
3 2M 2236+4751 b CO, H2O
4 51 Eri b CH4, H2O
5 51 Peg b CO, H2O
6 55 Cnc e C2H2, H2O, HCN, N, NH3
7 DH Tau b CO, H2O
8 GJ 3470 b CO, H, H2O, He
9 GJ 436 b CH4, CO, CO2, H, H2O, Si
10 HAT-P-1 b C, H2O, K, O I
11 HAT-P-26 b CH4, CO, CO2, CrH, H2O, ScH, TiH
12 HD 102195 b CH4, H2O
13 HD 179949 b CO, H2O
14 HD 189733 b C, CH4, CO, CO2, Fe I, H, H2O, He, K, Na, O, O I
15 HD 203030 b H2O
16 HD 209458 b C, C2H2, CH4, CO, CO2, Fe, H, H2, H2O, HCN, He, K, Mg, NH3, Na, O I, O2, TiO, VO
17 HR 8799 b CH4, CO, H2O
18 HR 8799 c H2O
19 K2-18 b CH4, H2O, NH3
20 kappa And b H2O
21 KELT-11 b H2O
22 KELT-7 b H, H2O
23 Kepler-167 e CH4, H2O, NH3
24 Ross 458 (AB) c CH4, H2, H2O, K
25 ROXs 42B (AB) b CO, H2O, K
26 tau Boo A b H2O
27 TRAPPIST-1 b H2O
28 TRAPPIST-1 c H2O
29 TRAPPIST-1 d H2O
30 TRAPPIST-1 e H2O
31 TRAPPIST-1 f H2O
32 TRAPPIST-1 g H2O
33 TRAPPIST-1 h H2O
34 WASP-103 b H2O, K, Na
35 WASP-12 b C, CH4, CO, CO2, Ca, Fe, H, H2, H2O, HCN, He, Mg, Na, Ni, O I, SiO, Ti, TiO, VO
36 WASP-121 b Ca, Fe, Fe I, H2O, Na, Ni, SH, SiO, Ti, TiO, VO
37 WASP-127 b H2O, K, Li, Na
38 WASP-17 b C, H2O, K, Na, O I, VO
39 WASP-18 b CO, H, H2O
40 WASP-39 b H2O
41 WASP-43 b AlO, C, CH4, CO, CO2, H, H2O, K, KCl, NH3, O I, SiO, TiO2
42 WASP-6 b H2O, K, Na
43 WASP-76 b Ca, Fe, H2O, He, Na, Ni, SiO, Ti, TiO, VO
44 WASP-80 b CH4, CO, H, H2O, He, K, Na
45 WISE 1217+16 A b CH4, H2, H2O
46 WISE J0458+6434 A CH4, H2O

De la figura anterior, se pueded observar que el nombre de los planetas TRAPPIST vuelve a salir a la luz, ya que en todos ellos se encuentra presente el agua. Otro nombre interesante es el Keppler-167, que ya había sido visto en el gráfico de masas. A parte de estos casos, no se ve algún otro candidato que se repita.

¿Ahora qué?

Lo presentado en este trabajo, es solo una pincelada de todo lo que se sabe de los planetas extrasolares. Esta breve sinopsis de la información solo debe motivarnos a seguir en la búsqueda de nuevos mundos, para aprender cada día algo sobre el universo.

Ahora si centramos nuestro enfoque en el objetivo de este trabajo, que era identificar a aquellos exoplanetas con ciertas características similares a las de la Tierra, con el fin de que en algún futuro no muy lejano la humanidad sea capaz de llegar hasta allá. ¿Se logró ese objetivo?, pese a la cantidad de datos a la que nos enfrentamos, se logró identificar, no solo un exoplaneta, sino que todo un sistema planetario, me refiero al sistema TRAPPIST-1, compuesto de 7 astros de los cuales TRAPPIST-1 d es el que más destaca entre el resto, ya que, sobrevivió a todas las pruebas que se realizaron. Aunque puede no parecer mucho solo 7 exoplanetas de casi 4000 que trae la base, sigue siendo relevante que se lograra identificar, ya que nos revela que si existen posibilidades de mover nuestro hogar a otro espacio en el universo. Además, no es solo en este trabajo que se le da la importancia a este sistema, la NASA en el año 2017, confirmó que el descubrimiento de TRAPPIST-1, fue un hito de gran importancia, ya que da la base para como buscar los próximos exoplanetas. En la imagen se puede ver porqué serían buenos candidatos.

Crédito: NASA / JPL-Caltech

Crédito: NASA / JPL-Caltech

En conclusión, los exoplanetas son un objeto de estudio muy interesante que cada día va tomando mayor importancia al momento de hacer la investigación. Por otro lado, el sistema TRAPPIST-1, solo deja esperanzas para lo que se viene en el futuro de la ciencia, identificar planetas extrasolares es solo una parte de la misión, luego viene el mentalizar a todos los seres vivos de dejar sus vidas y emprenderse en este nuevo mundo. Sin embargo, eso ya se liga a otra rama de estudio que podría ser investigada en otro momento.

Referencias

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